Телескоп «Джеймс Уэбб» заглянул в эпоху рождения Вселенной: обнаружена одна из древнейших галактик

Международная группа астрономов сообщила об открытии, которое уже называют одним из важнейших достижений современной космологии. Космический телескоп James Webb Space Telescope позволил изучить чрезвычайно далекую галактику LAP1-B — объект, существовавший всего через 800 миллионов лет после Большого взрыва. Иными словами, свет от этой галактики шел к Земле около 13 миллиардов лет.

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature. Работу возглавил японский астрофизик Кимихико Накадзима из Университета Канадзавы.

Окно в раннюю Вселенную

Галактика LAP1-B представляет особый интерес для ученых, поскольку относится к эпохе, когда во Вселенной только начинали формироваться первые поколения звезд и галактик. Этот период в космологии считается одним из наименее изученных: тогда космос еще не успел насытиться тяжелыми химическими элементами, а структура вещества только начинала приобретать современные очертания.

По сути, астрономы получили возможность увидеть Вселенную в «детском возрасте».

Современные телескопы способны фиксировать объекты на огромных расстояниях, однако LAP1-B настолько далека и тускла, что даже возможностей «Джеймса Уэбба» могло оказаться недостаточно. На помощь пришел редкий космический эффект — гравитационное линзирование.

Космическая линза размером с галактическое скопление

Согласно общей теории относительности Альберт Эйнштейн, массивные объекты способны искривлять пространство-время и отклонять свет. Именно это произошло в случае LAP1-B: расположенное между Землей и древней галактикой скопление более близких галактик сыграло роль гигантской природной линзы.

Благодаря этому эффекту свет далекого объекта усилился примерно в 100 раз. Без подобного «увеличительного стекла» наблюдение было бы практически невозможным.

Дополнительную роль сыграли инфракрасные приборы телескопа «Джеймс Уэбб». Из-за расширения Вселенной древнее излучение смещается в длинноволновую — инфракрасную — область спектра. Именно в таком диапазоне работает аппарат.

Галактика с почти первичным составом вещества

Наиболее впечатляющим результатом исследования стал химический анализ LAP1-B. Ученые выяснили, что содержание тяжелых элементов в этой системе чрезвычайно мало.

В астрономии «тяжелыми» называют все элементы тяжелее гелия — кислород, углерод, железо и другие. Они возникают исключительно внутри звезд и распространяются по космосу после звездных взрывов.

Чем меньше тяжелых элементов содержит галактика, тем ближе она по своему составу к первичной материи ранней Вселенной.

Исследование показало, что содержание кислорода в LAP1-B примерно в 240 раз ниже, чем у Солнца.

Для астрофизиков это означает, что галактика находится на крайне ранней стадии химической эволюции. Вероятно, в ней только начинались процессы «обогащения» вещества продуктами термоядерных реакций первых звезд.

Возможные следы первых звезд Вселенной

Особое внимание исследователей привлекло интенсивное ионизирующее излучение газа внутри LAP1-B. Обычно такой эффект возникает при наличии очень массивных молодых звезд.

Подобные светила живут сравнительно недолго, но обладают колоссальной температурой и испускают огромные объемы ультрафиолетового излучения.

Кроме того, ученые зафиксировали необычно высокое соотношение углерода и кислорода. Это согласуется с теоретическими моделями первых звездных взрывов в молодой Вселенной.

Некоторые астрофизики полагают, что LAP1-B может содержать косвенные признаки так называемых звезд населения III — гипотетического первого поколения звезд, сформировавшихся практически из чистых водорода и гелия. До сих пор такие объекты не удавалось наблюдать напрямую.

Если эта гипотеза подтвердится, открытие станет одним из важнейших доказательств современных моделей происхождения галактик.

Темная материя как основа молодой галактики

Исследование движения газа внутри LAP1-B также позволило ученым сделать вывод о существовании массивного гало темной материи.

Темная материя остается одной из главных загадок современной физики. Она не испускает свет и не взаимодействует с электромагнитным излучением напрямую, однако ее присутствие можно определить по гравитационному воздействию на обычное вещество.

По мнению исследователей, именно темная материя могла сыграть роль своеобразного каркаса, удерживающего ранние галактики от разрушения.

Это особенно важно для понимания того, как хаотичная молодая Вселенная постепенно превратилась в упорядоченную систему галактик, звездных скоплений и планет.

Почему открытие настолько важно

Открытие LAP1-B подтверждает, что уже через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва во Вселенной активно шли процессы звездообразования и формирования сложных структур.

Для науки это редкая возможность наблюдать переходный этап между практически первичной Вселенной и космосом, который начал приобретать современные черты.

Телескоп «Джеймс Уэбб», запущенный в 2021 году, фактически стал машиной времени для астрономии. Его инструменты позволяют исследовать эпохи, которые ранее считались недоступными для наблюдений.

С каждым новым открытием ученые получают все больше данных о том, как появились первые звезды, когда возникли первые галактики и каким образом формировалась химическая основа будущих планет и жизни.

И, возможно, именно LAP1-B станет одним из ключей к пониманию того, как зародилась наблюдаемая нами Вселенная.

Ранее журналисты сайта «Пронедра» писали, что найдена древняя галактика возрастом 2 млрд лет, которая не вращается и не создает звезды